混凝土結構設計抗震措施的探析

姚志鵬

（運城市建筑設計研究院，山西 運城 044000）

地震作為破壞力最強的自然災害，其對于人們的生活及建筑物損壞的程度是毀滅性的，為了防止地震對建筑屋的過度破壞，建筑工程必須要在結構設計環(huán)節(jié)中做好抗震設計。混凝土結構設計中除了要滿足正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)外，還要按本地區(qū)抗震設防烈度的要求進行抗震設計。結構抗震性能最基本的要求就是要有高延展性，這種高延展性指的是建筑物結構在承受較大的地震力情況下出現(xiàn)屈服變形后仍能保持建筑物垂直方向的荷載和抗震性水平，這就要求我們除了按本地區(qū)的地震加速度進行地震力計算外還應采取一定的抗震措施來提高建筑物的抗震性能。

1 結構構件內(nèi)力調(diào)整

結構內(nèi)力調(diào)整是根據(jù)各受力構件考慮地震作用組合的計算值再乘以相應的放大系數(shù)作為各構件的設計值來進行配筋。主要是從三個方面來進行調(diào)整：

1） 墻柱弱梁，它指的是使框架結構塑性鉸出現(xiàn)在梁端的設計要求。用以提高結構的變形能力，防止在強烈地震作用下倒塌。其表現(xiàn)在人們對框架柱的設計彎矩人為放大，對框架梁的彎矩不放大，調(diào)整后框架柱的抗彎能力比調(diào)整之前增強了，而框架梁不變。這樣梁柱一起受力時，梁端可以先于柱屈服。例如框架的梁柱節(jié)點處，除框架頂層和柱軸壓比小與0.15 者及框支梁與框支柱的節(jié)點外，柱端組合的彎矩設計值應按相應的抗震等級乘以增大系數(shù)；框架結構的底層，柱下端截面組合的彎矩設計值乘以相應的增大系數(shù)等。

2） 墻剪弱彎，我們知道彎曲破壞和剪切破壞是鋼筋混凝土結構在地震作用下常見的破壞形式。其中彎曲破壞屬于延性破壞形式，是有預兆的一種破壞形式，框架柱或剪力墻發(fā)生彎曲破壞可以擁有較大的非線形變形而強度和剛度降低較少；而剪切破壞屬于脆性破壞形式，沒有預兆的，瞬時發(fā)生，沒有防范的一種破壞形式。所以我們要避免發(fā)生剪切破壞，框架柱或剪力墻發(fā)生剪切破壞常常伴隨著剛度和強度的較大的退化，破壞突然，對結構整體安全性影響也較大。故抗震設計中提倡" 強剪弱彎" 設計，目的就是盡量使結構在遭受強烈地震作用時出現(xiàn)延性破壞形式，使結構擁有良好的變形能力和耗能能力。例如剪力墻底部加強部位，其截面考慮地震作用組合的剪力設計值應按相應的抗震等級乘以增大系數(shù)；混凝土結構的梁、柱、剪力墻和連梁，其截面組合的剪力設計值按跨高比是否大于2.5 應滿足相應的要求等。

3） 強節(jié)點弱構件，是指混凝土結構中墻梁節(jié)點或梁柱節(jié)點核心區(qū)的承載力應高于連接構件，因節(jié)點失效意味著與之相連的梁與柱都失效，整體結構也會因此而坍塌失效。例如框架梁柱節(jié)點核心區(qū)的剪力設計值應按不同的抗震等級乘以相應的節(jié)點剪力增大系數(shù)等。

2 抗震構造措施

抗震構造措施是一般不需要計算而對結構和構件各部分必須采取的各種細部要求。是從結構構件的構造上采取一系列的措施增強結構的延性，防止結構倒塌，使其具有更好的抗震性能。不同的混凝土結構形式根據(jù)不同的抗震等級從不同的方面采取不同的構造措施。

1） 框架結構中從梁、柱的截面尺寸，鋼筋的配置，鋼筋的錨固，柱軸壓比的限值等方面采取構造措施。比如梁端計入受壓鋼筋的混凝土受壓區(qū)高度和有效高度之比，一級不應大于0.25，二、三級不應大于0.35；梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋配筋量的比值，除按計算確定外，一級不應小于0.5，二、三級不應小于0.3；梁端箍筋加密區(qū)的長度、箍筋最大間距和最小直徑都規(guī)定了最小限值等。

2） 剪力墻結構中對剪力墻的截面尺寸和配筋、軸壓比、邊緣構件、連梁、底部加強區(qū)高度等提出相應的構造要求。例如抗震等級為一、二、三級的剪力墻的豎向和橫向分布鋼筋的最小配筋率均不應小于0.25%，四級剪力墻分布筋最小配筋率不應小于0.20%；剪力墻邊緣構件的最小配筋率和最小鋼筋直徑根據(jù)不同的抗震等級以及是否為底部加強部位采取相應要求。

3） 框架-剪力墻結構中又對帶邊框剪力墻和邊框柱的構造有一定的要求。帶邊框剪力墻的截面厚度應符合墻體穩(wěn)定的計算要求；剪力墻的水平鋼筋應全部錨入邊框柱內(nèi)，錨固長度不應小于LaE；邊框柱截面宜與該榀框架其他柱的截面相同，邊框柱應符合框架柱構造配筋規(guī)定等。

另外，我們在設計時應注意建筑場地類別對抗震構造措施的影響。建筑場地為I 類時，對甲、乙類的建筑應允許仍按本地區(qū)抗震設防烈度的要求采取抗震構造措施；對丙類建筑應允許按本地區(qū)抗震設防烈度降低一度的要求采取抗震構造措施，但抗震設防烈度為6 度是仍應按本地區(qū)抗震設防烈度的要求采取抗震構造措施。建筑場地為III、IV 類時，對設計基本地震加速度為0.15g 和0.3g 的地區(qū)，宜分別按抗震設防烈度8 度（0.2g） 和9 度（0.4g） 時各抗震設防類別建筑的要求采取抗震構造措施。

3 結語

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，為滿足我們的需求，越來越多的建筑物將隨之出現(xiàn)，建筑結構抗震性能也隨著經(jīng)驗教訓，科學技術進步而日新月異。地震是自然災害，很難避免，但是只要我們恰當、靈活的采用各項抗震措施就能使建筑結構更為合理，抗震性能大大提高，從而減少人民生命財產(chǎn)的損失。